Les îles volcaniques, comme les îles d'Hawaï et les Caraïbes, sont entourées de récifs coralliens qui encerclent une île dans un anneau vivant labyrinthique. Un récif corallien est perforé à des points par des passes de récif – des canaux à l'échelle qui traversent le corail et servent de conduits pour l'eau de l'océan et les nutriments à filtrer dans et à l'extérieur. Ces passages aqueux fournissent une circulation dans un récif, aidant à maintenir la santé des coraux en éliminant l'eau douce et en transportant des nutriments clés.
Maintenant, les scientifiques du MIT ont découvert que les cols de récifs sont façonnés par les rivières insulaires. Dans une étude apparaissant aujourd'hui dans la revue Lettres de recherche géophysiquel'équipe montre que les emplacements des passes de récifs le long des récifs coralliens s'alignent avec où les rivières entourent de la côte de l'île.
Leurs résultats fournissent les premières preuves quantitatives des rivières formant des laissez-passer de récif. Les scientifiques et les explorateurs avaient émis l'hypothèse que cela peut être le cas: où une rivière sur une île volcanique rencontre la côte, l'eau douce et les sédiments qu'il transporte s'écoulent vers le récif, où un flux suffisamment fort peut tuer dans le corail environnant. Cette idée a été proposée de temps en temps mais jamais testée quantitativement, jusqu'à présent.
« Les résultats de cette étude nous aident à comprendre comment la santé des récifs coralliens dépend des îles qu'ils entourent », explique l'auteur de l'étude Taylor Perron, le professeur de CECIL et IDA Green de terre atmosphérique et planétaire au MIT.
« Beaucoup de discussions sur les rivières et leur impact sur les récifs aujourd'hui ont été négatives en raison de l'impact humain et des effets des pratiques agricoles », ajoute l'auteur principal Megan Gillen, étudiant diplômé du programme conjoint du MIT-qui en océanographie.
« Cette étude montre les avantages à long terme potentiels que les rivières peuvent avoir sur les récifs, ce qui, je l'espère, remodeler le paradigme et met en évidence l'état naturel des rivières interagissant avec les récifs. »
L'autre co-auteur de l'étude est Andrew Ashton de la Woods Hole Oceanographic Institution.
Dessinant les lignes
La nouvelle étude est basée sur l'analyse par l'équipe des îles de la Société, une chaîne d'îles de l'océan Pacifique Sud qui comprend Tahiti et Bora Bora. Gillen, qui a rejoint le programme du MIT-qui en 2020, était intéressé à explorer les liens entre les récifs coralliens et les îles qu'ils entourent.
Avec des options limitées pour les travaux sur place pendant la pandémie covide-19, elle et Perron ont cherché à voir ce qu'ils pouvaient apprendre à travers des images satellites et des cartes de topographie de l'île. Ils ont fait une recherche rapide en utilisant Google Earth et se sont concentrés sur les îles de la Société pour leurs caractéristiques de récif et d'île uniquement visibles.
« Les îles de cette chaîne ont ces beaux récifs emblématiques, et nous avons continué à remarquer ces passes de récifs qui semblaient s'aligner sur des parties profondément emballées du littoral », explique Gillen. « Nous avons commencé à nous demander, y a-t-il une corrélation ici? »
Vue d'en haut, les récifs coralliens qui entourent certaines îles portent ce qui semble être des encoches, comme des fissures qui passent directement à travers un anneau. Ces ruptures dans le corail sont des passes de récif – des canaux éloignés qui courent des dizaines de mètres de profondeur et peuvent être suffisamment larges pour que certains bateaux passent.
Au premier regard, Gillen a remarqué que les cols de récifs les plus évidents semblaient s'aligner avec des vallées de la rivière inondées – des épressions dans le littoral qui ont été érodées au fil du temps par des rivières insulaires qui coulent vers l'océan. Elle se demanda si et dans quelle mesure les rivières Island pourraient façonner les passes de récif.
« Les gens ont examiné le flux à travers les passes de récifs pour comprendre comment les vagues de l'océan et l'eau de mer circulent dans et hors des lagunes, mais il n'y a eu aucune affirmation sur la façon dont ces passes sont formées », explique Gillen. « La formation de Réef Pass a été rarement mentionnée dans la littérature, et les gens ne l'ont pas exploré en profondeur. »
Récifs démêlés
Pour obtenir une vue détaillée de la topographie dans et autour des îles de la société, l'équipe a utilisé les données de la mission de topographie radar de la navette de la NASA – deux antennes radar qui ont volé à bord de la navette spatiale en 1999 et ont mesuré la topographie sur 80% de la surface de la Terre.
Les chercheurs ont utilisé les données topographiques de la mission dans les îles de la Société pour créer une carte de chaque bassin de drainage le long de la côte de chaque île, pour avoir une idée de l'endroit où les principales rivières coulent ou ont coulé une fois. Ils ont également marqué les emplacements de chaque passe de récif dans les récifs coralliens environnants. Ils ont ensuite essentiellement « démêlé » le littoral et le récif de chaque île en une ligne droite, et ont comparé les emplacements des bassins contre les passes de récif.
« En regardant les rivages non emballés, nous trouvons une corrélation significative dans la relation spatiale entre ces grands bassins fluviaux et où les passes s'alignent », explique Gillen. « Nous pouvons donc dire que statistiquement, l'alignement des passes de récif et de grandes rivières ne semble pas aléatoire. Les grandes rivières ont un rôle dans la formation de passes. »
Quant à la façon dont les rivières façonnent les conduits de corail, l'équipe a deux idées, qu'ils appellent, respectivement, l'incision des récifs et l'empiètement des récifs. Dans l'incision des récifs, ils proposent que les passes de récif peuvent se former à des moments où le niveau de la mer est relativement faible, de sorte que le récif est exposé au-dessus de la surface de la mer et qu'une rivière peut s'écouler directement sur le récif. L'eau et les sédiments transportés par la rivière peuvent ensuite éroder le corail, sculptant progressivement un chemin à travers le récif.
Lorsque le niveau de la mer est relativement plus élevé, l'équipe soupçonne qu'un laissez-passer de récif peut encore se former, par empiètement des récifs. Les récifs coralliens vivent naturellement près de la surface de l'eau, où il y a de la lumière et des opportunités de photosynthèse. Lorsque le niveau de la mer augmente, les coraux se développent naturellement vers le haut et vers l'intérieur vers une île, pour essayer de « rattraper » la ligne d'eau.
« Les récifs migrent vers les îles à mesure que le niveau de la mer augmente, essayant de suivre le rythme du niveau moyen de la mer », explique Gillen.
Cependant, une partie du récif envahissant peut se retrouver dans des canaux de vieux rivières qui étaient précédemment sculptés par les grandes rivières et qui sont plus bas que le reste du littoral de l'île. Les coraux de ces lits de rivière se retrouvent plus profonds que la lumière peuvent s'étendre dans la colonne d'eau et se noyer inévitablement, laissant un écart sous la forme d'un col de récif.
« Nous ne pensons pas que ce soit une situation / ou une situation », explique Gillen. « L'incision des récifs se produit lorsque le niveau de la mer tombe et que l'empiètement des récifs se produit lorsque le niveau de la mer augmente. Les deux mécanismes, survenant plus de dizaines de cycles d'élévation du niveau de la mer et d'évolution de l'île, sont probablement responsables de la formation et de l'entretien des passes de récif au fil du temps. »
L'équipe a également cherché à voir s'il y avait des différences dans les laissez-passer des récifs dans les îles plus âgées et plus jeunes. Ils ont observé que les îles plus jeunes étaient entourées de plus de cols de récifs qui étaient espacés plus près les uns des autres, par rapport aux îles plus âgées qui avaient moins de passes de récifs qui étaient plus éloignées.
À mesure que les îles vieillissent, ils se calment ou coulent dans l'océan, ce qui réduit la quantité de terres qui entourent l'eau de pluie dans les rivières. Finalement, les rivières sont trop faibles pour garder les passes de récif ouvertes, à quel point l'océan prend probablement le relais, et les vagues entrantes pourraient agir pour fermer certaines passes.
Gillen explore les idées sur la façon dont les rivières, ou l'écoulement semblable à un fleuve, peuvent être conçues pour créer des chemins à travers les récifs coralliens d'une manière qui favoriserait la circulation et bénéficierait à la santé des récifs.
« Une partie de moi se demande: si vous aviez un flux plus persistant, dans des endroits où vous n'avez pas naturellement des rivières qui interagissent avec le récif, cela pourrait-il potentiellement être un moyen d'augmenter la santé, en incorporant ce composant fluvial dans le système de récif? » Dit Gillen. « C'est quelque chose auquel nous pensons. »
